Коэффициент рассеяния аэрозольный молекулярный

Среди многочисленных исследований по энергетическому ослаблению в атмосферном аэрозоле можно выделить два основных направления. Первое связано с исследованиями спектральной зависимости прозрачности атмосферы. При этих исследованиях, относящихся, как правило, к слабо замутненной атмосфере, результатом являются количественные данные о величинах спек тральной прозрачности аэрозольных образований или коэффициентов аэрозольного ослабления (рассеяния, поглощения). Последние при известной аэрозольной составляющей прозрачности атмосферы Га определяются простым логарифмированием величины Га = ехр(—кЬ), где L — длина трассы. Основная трудность при экспериментальных исследованиях в реальной атмосфере здесь состоит в разделении составляющих прозрачности атмосферы за счет аэрозольного ослабления и одновременно действующего молекулярного поглощения. Данный вопрос обсуждался в монографии [8]. В целом результаты исследований этого направления составляют важный раздел оптических свойств атмосферного аэрозоля и рассмотрены нами в гл. 4. [c.148]

Полагая, что оптическая толщина зондируемого слоя т(Я) не велика для всех к из интервала Л, и следовательно ехр —2x k,Z2) h в качестве первой задачи зондирования можно рассматривать разделение аэрозольного и молекулярного рассеивания по трассе в соответствующем направлении. В этом случае исходная информация, заключенная в многочастотном локационном сигнале Ра (Я, г), используется для построения профилей г) и г). Для высот км объемные коэффициенты аэрозольного светорассеяния сопоставимы либо меньше по значению соответствующих коэффициентов молекулярного рассеяния, поэтому разделение компонент рассеяния следует отнести к одной из основных задач оптического зондирования атмосферы. [c.174]

Изложенные в главе методы аппроксимации спектрального хода аэрозольного коэффициента ослабления (рассеяния) могут быть использованы при решении разнообразных задач оптического зондирования атмосферы и прежде всего тех, которые основываются на явлении молекулярного поглощения. В частности, к ним можно отнести восстановление профилей концентрации озона по данным лазерного зондирования, когда в дифференциальной методике требуется корректно учесть влияние вклада аэрозольного и молекулярного рассеяния. В главе подробно излагается так называемая методика локального прогноза, развитая на основе качественных методов теории аппроксимации оптических характеристик светорассеяния в атмосфере. Кратко обсуждены математические аспекты, связанные с постановкой и решением обратных атмосферно-оптических задач, использующих явление поглощения газовыми составляющими. Физическое содержание этих задач и их практическую значимость можно найти в работах [8, 10, 11]. [c.225]

Для количественной оценки пропускания атмосферы для лазерных источников необходимо иметь данные о коэффициентах аэрозольного ослабления, молекулярного рассеяния и резонансного молекулярного поглощения. [c.37]

Далее предполагается, что объемный коэффициент обратного молекулярного рассеяния определяется непосредственно из результатов зондирования, как в случае, когда аэрозольной компонентой эхо-сигнала можно пренебречь, например при зондировании на высотах более 30 км. Высоту 30 км принято считать предпочтительной для использования калибровки лидара, так как на этой высоте эхо-сигналы наибольшие. К тому же ее достигают радиозонды, и, следовательно, значения температуры могут быть получены из непосредственных измерений. [c.109]

Здесь Рл(2 ) = Рм(2 )+Ря(г) — общий коэффициент обратного рассеяния, состоящий из коэффициентов аэрозольного (Ми) и молекулярного (рэлеевского) обратного рассеяния fti(v) — спектральная форма контура линии лазерного излучения gi y, г) — спектральная форма контура уширенной линии рассеянного назад лазерного излучения от молекул воздуха из объема г по трассе зондирования. Из формул (5.28)... (5.30) видно, что в этой схеме восстановления концентрации Н2О в отличие от схемы (5.13) возникает дополнительная зависимость от термодинамических параметров атмосферы, особенно от распределения температуры воздуха по трассе зондирования. Кроме того, появляется зависимость от соотношения аэрозольного и молекулярного рассеяния по трассе. Причем схема (5.28)... (5.30) очень чувствительна к наличию сильных градиентов в распределении аэрозоли по трассе зондирования. [c.153]

В работе [40] рассчитаны высотные профили коэффициентов аэрозольного и молекулярного обратного рассеяния [соответственно (Я, г) и Р (Л., г) — здесь М относится к рассеянию Ми, а — к рэлеевскому рассеянию 2 — высота) для длин волн, соответствующих основной и второй гармоникам лазера на рубине. Расчеты проводились в предположении степенного распределения Юнге с Ур = 3 для аэрозольного вещества с п = 1,5 интегрирование по радиусам аэрозольных частиц велось в пре- [c.68]

В первой главе изложена теория обратных задач светорассея ния полидисперсными системами частиц. Как известно, атмосфер ные аэрозоли играют существенную роль в физических и химиче ских процессах, происходящих в атмосфере, а также в значительной степени обусловливают пространственно-временную изменчивость ее оптических характеристик. Помимо этого, явление аэрозольного светорассеяния широко используется в дифференциальных методиках зондирования газовых компонент атмосферы на основе эффектов молекулярного поглощения. Здесь аэрозоли играют роль диффузно-распределенного трассера. Решение обратных задач молекулярного рассеяния не вызывает особых затруднений, чего уже нельзя сказать о рассеянии на аэрозолях. Сложный характер взаимодействия оптического излучения с аэрозольными системами делает задачу интерпретации соответствующих оптических данных весьма затруднительной. Обратные задачи оптики дисперсных рассеивающих сред следует рассматривать как особый класс обратных задач оптики атмосферы. Соответствующую теорию вычислительных методов удобно строить на основе так называемых оптических операторов теории светорассеяния полидисперсными системами частиц. Оптические операторы осуществляют взаимные преобразования одних оптических характеристик светорассеяния локальными объемами дисперсных сред в другие. Так, с помощью соответствующего оператора, зная спектральный ход аэрозольного коэффициента ослабления, можно-прогнозировать спектральный ход коэффициента рассеяния, либО обратного рассеяния и т. п. Для построения указанного оператора требуется знание показателя преломления аэрозольного вещества и морфологии частиц. Ниже в основном будет использоваться предположение о сферичности частиц рассеивающей среды. Операторный подход весьма просто распространяется на молекулярное рассеяние, что позволяет в рамках единого методологического подхода построить теорию оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. [c.8]

В практике атмосферно-оптических исследований часто возникает необходимость в применении численных методов интерполяции и экстраполяции спектральных и угловых характеристик светорассеяния. Например, это имеет место в задачах разделения спектрального хода молекулярных и аэрозольных коэффициентов ослабления в атмосфере по данным спектральной прозрачности. В случаях, когда требуется дать корректную оценку величины молекулярного поглощения при наличии в соответствующих экспериментальных данных значительного фона рассеяния и т. п. Разработка эффективных методов экстраполяции спектральных характеристик позволит, в частности, прогнозировать значения аэрозольных коэффициентов рассеяния и ослабления в ИК- и УФ-областях, где их непосредственное измерение затруднено из-за преобладания молекулярного поглощения. Исходные оптические данные для подобной экстраполяции можно получить в видимом диапазоне, где имеется достаточно окон прозрачности . Излагаемая ниже теория аппроксимации аэрозольных спектральных характеристик светорассеяния основана на их аналитическом представлении параметрическими интегралами и регуляризирующих алгоритмах численного обращения последних. То, как технически реализуется этот метод аппроксимации, уже говорилось выше, при обсуждении возможных применений операторов восстановления, в первой главе. [c.224]

Как известно, поглощение оптического излучения определяется значением мнимой части показателя преломления аэрозольного вещества х. При хр < 0,1 поглощение света веществом прозрачной частицы практически не влияет на коэффициент рассеяния, а суммарный коэффициент ослабления пропорционален х, причем коэффициент пропорциональности зависит от р = 2яаД. Поэтому поглощение излучения оптического диапазона длин волн от 0,3 до 13 мкм конденсированной водой существенно только в облаках и крупнокапельных туманах. В дымках и туманных дымках, где в коротковолновой области спектра р < 15 (Х = 0,3... 4 мкм) и в длинноволновой р < 1 к 8 мкм) поглощение зависит, прежде всего, от концентрации твердых частиц, обладающих весьма сильными полосами молекулярного поглощения [14]. [c.31]

Наиболее широко используемой к настоящему времени является модель Макклатчи [51], содержащая сведения об аэрозольных и молекулярных коэффициентах рассеяния и поглощения для достаточно обширного набора длин волн лазерного излучения от 0,3371 до 337 мкм и пяти сезонных и широтных зон тропической, летней и зимней среднеширотной, летней и зимней арктической. Сетка высот изменяется от 1 км в диапазоне 0... 25 км до 5 км для высот 25.. . 50 км. Вся информация в ней приводится для двух случаев, когда метеорологическая дальность видимости у поверхности Земли составляет 5 и 23 км. Функция [c.37]

В заключительной главе монографии излагается теория аппроксимации оптических характеристик рассеивающей компоненты атмосферы. Типичной задачей, которая решается в рамках этой теории, является восстановление непрерывного спектрального хода любой из характеристик светорассеяния по дискретному набору приближенных измерений. В атмосферно-оптических исследованиях выбор этих измерений увязывается с так называемыми окнами прозрачности. Изложенный в главе метод решения ап-проксимационных задач (метод обратной задачи) позволяет одновременно осуществлять интерполяцию и экстраполяцию характеристик в спектральные интервалы, где их непосредственное измерение недоступно из-за сильного молекулярного поглощения либо в силу каких-то иных причин. В последнем случае типичным примером является прогноз аэрозольных характеристик рассеяния в ближние УФ- и ИК-области по измерениям в видимом диапазоне. Методы аппроксимации в полной мере применимы и для угловых характеристик. Иллюстрацией этого служат примеры восстановления непрерывного углового хода аэрозольных индикатрис рассеяния по некоторым опорным ее измерениям в центральной области углов. При этом оказывается возможной оценка значений индикатрисы (то же самое коэффициента направленного светорассеяния) для таких важных направлений, как рассеяние строго вперед или назад. [c.11]

Решение аппроксимационных задач представляет практический интерес не только для спектральных оптических характеристик, но и при исследовании диаграмм углового рассеяния локальными объемами дисперсной среды. В связи с этим ниже приводятся результаты численных исследований эффективности аппроксимационных регуляризирующих аналогов в задачах восстановления непрерывного углового хода аэрозольного коэффициента направленного светорассеяния Дц( 0 Я) и индикатрисы [1 д )=4пОп д )/ зс> В предыдущей главе была показана роль, которую играют эти характеристики при интерпретации данных в методе касательного зондирования атмосферы. Более того, ни одно сколько-нибудь серьезное исследование по переносу радиации в рассеивающих средах не может обойтись без знания этих характеристик. Поэтому восстановление непрерывной диаграммы углового рассеяния по некоторым опорным ее отсчетам имеет важное прикладное значение. Напомним, что подобную задачу для молекулярной компо-ненты рассеяния решать не требуется, поскольку в теории [c.235]

В пределах настоящего раздела кратко излагаются методики интерпретации оптических данных, получаемых при зондировании слабозамутненной атмосферы, когда объемные коэффициенты аэрозольного рассеяния заметно меньше соответствующих коэффициентов для молекулярной компоненты. Подобные задачи имеют первостепенное значение в оптических исследованиях средней и верхней атмосферы, осуществляемых с использованием измерительных систем, установленных на космических платформах [32, 33]. Для того чтобы в этом случае можно было сколько-нибудь достоверно судить о концентрации аэрозольных частиц и их средних размерах, необходимо решить задачу разделения аэрозольного и молекулярного рассеяния из оптических измерений. С аналогичной задачей мы уже сталкивались выше в теории касательного зондирования. В тех ситуациях, когда молекулярное рассеяние доминирует в формировании оптических сигналов, оказывается полезным привлекать для исследования параметров атмосферы и эффекты молекулярного поглощения. [c.257]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...